氨基酸密码子表及偏好性（2022-05-03）

密码子（codon）是指信使RNA（mRNA）分子中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时，代表某一种氨基酸的规律。

  信使RNA在细胞中能决定蛋白质分子中的氨基酸种类和排列次序。信使RNA分子中的四种核苷酸（ATCG）的序列能决定蛋白质分子中的20种氨基酸的序列。而在信使RNA分子上的三个碱基能决定一个氨基酸。

  起始密码子（iniation codon）：指定蛋白质合成起始位点的密码子。最常见的起始密码子是甲硫氨酸或缬氨酸密码。

一、不同生物的密码子使用偏好不同

  三联密码子一共有4×4×4=64个，而构成生物的氨基酸仅有20个（外加1个终止密码子）。这意味着，有许多密码子，编码着同一个氨基酸。比如说，UUA、UUG、CUU、CUC、CUA和CUG均编码亮氨酸。这种现象，称为密码子的简并性。

  但这是否意味着，生物可以随便更换密码子、反正只要编码同一个氨基酸就好呢？

  并不是！

  不同生物使用各种密码子的频率，是不同的。同样是编码亮氨酸，在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，使用UUU、UUA和UUG的几率是最高的，每1000个密码子中，这三个密码子就会出现大于26次。而在人类（Homo sapiens）中，使用UUA编码亮氨酸的概率是比较低的，每1000个密码子中只会出现不到8次。这种现象，称为密码子使用偏好性（codon usage bias）。

  如果随意更换同义的密码子，会产生各种问题。比如说，同样都是编码亮氨酸，假如将UUA换成CUG，就会显著改变GC比。这不光会影响基因组的稳定性，还会导致转录出来的mRNA的二级结构发生变化。同时，由于密码子偏好与tRNA池是共进化的，因此，更换了同义的密码子，而tRNA基因或者丰度却没有随着发生变化的话，就会影响蛋白质的翻译速度。再有，由于蛋白质是可以边翻译边折叠的。因此，翻译速度的变化，也会影响蛋白质的折叠。

  目前，有一些人类疾病，被认为与DNA的同义突变（synonymous mutations）具有相关性。

  这同时也告诉我们，在实验中，如果想在A生物中表达B生物的蛋白，往往需要考虑密码子的优化，将B生物的基因DNA序列，改成适合A生物的密码子使用偏好，否则表达效率会降低，甚至表达不出来。

二、核基因组与线粒体、叶绿体基因组使用的密码子表不同

  是的，你没看错，线粒体和核基因组所使用的密码子表，是存在差异的。原因就是在标准的密码子表中，AGA和AGG编码精氨酸，但在脊椎动物的线粒体中，这两个密码子却是终止密码子。而标准密码子表中的终止密码子UGA，在脊椎动物的线粒体中，却是编码色氨酸。

  所以，我们去ncbi做orf的时候，必须要根据基因的类别选择密码子

  最常用就是通用的，比如选择1.

但是如果是做线粒体，那就要选择5.无脊椎线粒体密码子编码